An underground research tunnel, KURT, was constructed at Korea Atomic Energy Research Institute, for various in situ validation experiments related to the development of a high-level radioactive waste disposal system. KURT, which has length of 255 m (access tunnel 180 m and research modules 75 m) and size of $6m{\times}6m$ was excavated in a cryatalline rock mass. In the KURT project, different rock mechanics studies had been carried out during the concept design, site characterization, detailed design, and construction stages. From the geophysical survey, borehole investigation, and rock property tests in laboratory and in situ, the rock and rock mass properties required for the mechanicsl stability analysis of KURT could be achieved and used for the input parameters of computer simulations. In this paper, important results from the rock mechanics studies at KURT and the three-dimensional mechanical stability analysis will be introduced.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2009.11a
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pp.177-177
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2009
사용후 핵연료의 건식처리 시 핵연료 다발을 절단하여 voloxidation 즉 휘발산화처리를 하면 고온에 의해 분리가 가능한 핵분열생성물의 분리와 우라늄의 산화에 의한 부피팽창으로 핵연료가 쪼개져서 입도가 작아지고 또한 핵연료가 피복재에서 쉽게 박리되게 된다. 그 결과 폐기물 처리 시에 발열핵종으로 폐기물의 저준위화시에 분리가 요망되는 Cs-137이 분리되는 장점이 있어 습식 재처리에 있어서도 바람직하다. 건식처리에 있어서는 voloxidation 으로 처리된 피복재에는 금속 지르코늄에 불순물로 함유된 우라늄의 의한 방사화 생성물과 피복재 표변에 부착/침투한 방사화 생성물이 방사능을 갖게 된다. 이러한 부착된 TRU 잔류물은 통상 1% 미만으로 알파핵종의 방사능이 원자로에서 배출시에는 고준위 기준치의 약 100배 수준이었다가 30년 냉각후에는 약 1/10 수준으로 저준위화 된다. 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화로 생기는 방사능은 고준위 기준치의 10% 를 넘지 않아서 피복재의 저준위화시에 고려할 필요가 없다. 발생열은 방출시에 고준위 기준치의 약 30 배 수준에서 5년 냉각후에는 기준치 미만이 되며 30년후에는 1/8000 정도로 저준위화 된다. 사용후 핵연료를 습시처리시에 발생하는 고준위 폐기물 중 약 1/4 가 피복재 (hull) 임을 고려하면 피복재의 저준위화는 사용후 연료의 건식처리에 있어서도 필수적인 과정이다. 특히 미국의 고준위 폐기물 처분장 Yucca Mt.의 포기와 우리의 고준위 폐기불 처분장이 공론화되는 싯점에서 저준위화는 매우 필요한 기술이다. 피복재는 방사성 물질의 침투두께가 0.01mm 미만이 대부분으로 저준위화에는 표면제염에 의한 저준위화가 주로 연구되어왔다. 표면제염에 의한 저준화는 이온 빔, laser에 의한 방법, dry ice 분사에 의한 방법이 시도되었다. 염소기체를 이용하여 지르코늄의 산화막을 제거하고자 하였으나 이 산화막이 안정적이어서 표변의 연마, 아크릴 칼의 사용, 표면을 눌러서 처리하는 등 전처리하여서 염소기체 반응에 의한 표면제거 실험이 가장 효과적임이 실험적 결과이었다. 이러한 전처리로 방사능을 1/100 수준으로 낮춘다고 하더라도 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화에 의해 중저준위 폐기물의 범주에서 벗어나지 않으므로 재활용에는 제한이 있다. 또한 전처리(표면제염)하여 분리되는 고준위는 다른 고준위 염폐기물과 함께 처리하여 발열 핵종을 제거하면 중저준위화가 가능하다. 저준위화 된 hull폐기물에는 지르코늄 금속에 불순물로서 함유되어있는 우라늄에 의한 방사능을 갖는데 이들의 제거나 분리는 지르코늄 합금 피복재 원료물질에 불순물로 함유하는 우라늄의 함량을 낮추는 것과 유사한 문제이다. 현재까지 지르코늄합금 피복재에 우라늄이 불순물로 함유된 것을 사용함으로 원자로내에서 방사화되어서 방사능을 갖게 되는 것은 피할 수가 없다. 따라서 저준위화 처리된 피복재는 장기 보관으로 방사능을 감쇠시켜서 재활용하도록 한다. 처리 방법으로는 초고압 압축저장, 시멘트 고화, 합성암석에 의한 고화법 등으로 장기간 보관 후에 금속으로서 재활용한다.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2003.11a
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pp.315-321
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2003
In this study, analysis of the disposal tunnel spacing and disposal pit pitch was carried out, as a factor of the design to estimate the scale and layout of the repository To do this, based on the reference repository concept and the engineered barrier concept, the cross section of the disposal tunnel and disposal pit are established and the mechanical and thermal stabilities of the tunnels are analyzed. Also, the optimized disposal tunnel spacing and the disposal pit pitch which minimize the excavation volume was proposed. The detailed analyses by the exact site characteristics data are needed to reduce the uncertainty of the site in the future.
The purpose and need of the study is to quantify the advantage or disadvantage of the environmental friendliness of the partitioning of nuclear fuel cycle. To this end, a preliminary study on the quantitative effect of the partition on the permanent disposal of spent PWR and CANDU fuel (HLW) was carried out. Before any analysis, the so-called reference radionuclide release scenario from a potential repository embedded into a crystalline rock was developed. Firstly, the feature, event and processes (FEPs) which lead to the release of nuclides from waste disposed of in a repository and the transport to and through the biosphere were identified. Based on the selected FEPs, the ‘Well Scenario’which might be the worst case scenario was set up. For the given scenario, annual individual doses to a local resident exposed to radioactive hazard were estimated and compared to that from direct disposal. Even though partitioning and transmutation could be an ideal solution to reduce the inventory which eventually decreases the release time as well as the peaks in the annual dose and also minimize the repository area through the proper handling of nuclides, it should overcome major disadvantages such as echnical issues on the partitioning and transmutation system, cost, and public acceptance, and environment friendly issues. In this regard, some relevant issues are also discussed to show the direction for further studies.
In the underground 500 m depth, the high level radioactive waste disposal system is made by boring the tunnel in the base rock and putting the high level waste disposal canister that is the surrounding form with the buffer material. According to the many statistics, it is the tendency that the earthquake increases in the Korean peninsula every year. In case that the earthquake is generated, the disposal canister in the rock mass can be broken due to the shearing force in the underground. Furthermore, a major environmental problems can be caused by the radioactive harmful substances. In this study, the earthquake-proof type buffer material was developed with the protection method safely on the earthquake. The main parameter having an effect on the earthquake-resistant performance was analyzed and the earthquake-proof type buffer material was designed. The shear analysis model was developed and the performance of the earthquake-proof type buffer material was evaluated by using ABAQUS.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2001.09a
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pp.41-46
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2001
요오드나 세순 같은 핵종들은 고용해도 핵 종들로서 사용 후 핵연료 내 피복관 이나 연료 결정 경계면에 위치하고 있다가 고준위 방사성폐기물 처분 후 지하수가 용기를 부식시키고 용기 내부로 침투하면 고용해도를 가지고 유출된 후 공학적, 천연 방벽을 통해 최종적으로 유출되게 된다. 본 연구에서는 한국원자력연구소에서 개발한 MASCOT-K글 이용하여 고용해도 핵 종들이 조화 유출과 고용해도 유출할 경우 유출 량을 평가 분석해 보았다. 평가 결과 요오드와 같은 고용해도 핵 종인 경우 전체 핵 종 재고량의 최대 10%만이 고용해도 유출을 하지만 그 영향은 조차 유출에 비해 훨씬 중요한 것으로 판명되었다. 이러한 결과를 바탕으로 현재 국내 고 준위 처분 환경에서 보수적인 시나리오로 주목받고 있는 우물 굴착 시나리오를 대상으로 우물까지의 거리 등 입력 자료의 불확실성을 평가해 보았다. 36,000 톤의 사용 후 핵연료를 처분 대상으로 했을 때 성능 평가 결과는 현재 처분 개념이 안전함을 입증한다.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.12
no.2
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pp.121-133
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2014
If the spent fuels or the high-level radioactive wastes can be disposed of in the depth of 3~5 km and more stable rock formation, it has several advantages. For example, (1)significant fluid flow through basement rock is prevented, in part, by low permeability, poorly connected transport pathways, and (2)overburden self-sealing. (3)Deep fluids also resist vertical movement because they are density stratified and reducing conditions will sharply limit solubility of most dose-critical radionuclides at the depth. Finally, (4) high ionic strengths of deep fluids will prevent colloidal transport. Therefore, as an alternative disposal concept to the deep geological disposal concept(DGD), very deep borehole disposal(DBD) technology is under consideration in number of countries in terms of its outstanding safety and cost effectiveness. In this paper, for the preliminary applicability analyses of the DBD system for the spent fuels or high level wastes, the DBD concepts which have been developed by some countries according to the rapid advance in the development of drilling technology were reviewed. To do this, the general concept of DBD system was checked and the study cases of foreign countries were described and analyzed. These results will be used as an input for the analyses of applicability for DBD in Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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